JP4226084B2 - Method for producing ε-caprolactam - Google Patents

Method for producing ε-caprolactam Download PDF

Info

Publication number
JP4226084B2
JP4226084B2 JP19751495A JP19751495A JP4226084B2 JP 4226084 B2 JP4226084 B2 JP 4226084B2 JP 19751495 A JP19751495 A JP 19751495A JP 19751495 A JP19751495 A JP 19751495A JP 4226084 B2 JP4226084 B2 JP 4226084B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cyclohexanone
caprolactam
temperature
minutes
column
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP19751495A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0940640A (en
Inventor
英文 佐野
俊雄 内堀
有 神田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Kasei Chemicals Corp
Original Assignee
Asahi Kasei Chemicals Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Kasei Chemicals Corp filed Critical Asahi Kasei Chemicals Corp
Priority to JP19751495A priority Critical patent/JP4226084B2/en
Publication of JPH0940640A publication Critical patent/JPH0940640A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4226084B2 publication Critical patent/JP4226084B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出発原料をシクロヘキセンとしたε−カプロラクタムの製造方法に関する。詳しくは、シクロヘキセンを水と反応させてシクロヘキサノールを合成し、シクロヘキサノールを脱水素反応してシクロヘキサノンとした後、ベックマン転位によりε−カプロラクタムを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ε−カプロラクタムは、主としてシクロヘキサノンをオキシム化し、生成したシクロヘキサノンオキシムをベックマン転位することにより製造されており、このシクロヘキサノンオキシムは、シクロヘキサノンとヒドロキシルアミンとを反応させて製造するのが一般的である。
【0003】
従来、ε−カプロラクタム製造の原料となるシクロヘキサノンの製造方法は、シクロヘキサンを分子状酸素で酸化してシクロヘキサノールとシクロヘキサノンの混合物を製造し、蒸留によりシクロヘキサノールとシクロヘキサノンを分離し、シクロヘキサノールは脱水素反応によりシクロヘキサノンとする方法、または、フェノールを部分水素還元し、転位反応によりシクロヘキサノンを製造する方法等により工業的に生産されている。
【0004】
近年、シクロヘキサノールを工業的に生産する方法として、シクロヘキセンをゼオライト系触媒の存在下で水和する方法が注目されている。かかる方法に関する報告は昭和40年代頃より多数なされてきているが、工業的規模での生産も最近になってようやく行われるようになった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
シクロヘキセンを水和してシクロヘキサノールを製造する方法は、コスト的に有利な方法であり、シクロヘキサノールの好ましい製造方法の一つである。従って、該方法で製造されたシクロヘキサノールをε−カプロラクタムの製造原料として利用することができれば工業的に有用であると考えられる。
【0006】
また、ε−カプロラクタムの製造においては通常の方法では多量の硫酸アンモニウム(硫安)が副生するので、この硫安の品質も重要である。シクロヘキサノンオキシムのベックマン転位反応には通常発煙硫酸等が用いられるが、得られるε−カプロラクタムの硫酸塩をアンモニアで中和することにより多量の硫安が生成するものである。
【0007】
そこで、本発明者らは当該製法で得られたシクロヘキサノールを用いてε−カプロラクタムの製造を検討したところ、他の方法で得られたシクロヘキサノールから製造されたε−カプロラクタムと異なり、品質において本製造方法における特有の問題が存在することが明らかとなった。
【0008】
【課題を解決するための手段】
ε-カプロラクタムの品質については、PZ、VB等の評価項目があるが、これらはε-カプロラクタム中に極微量含まれる不純物に由来すると考えられる。従って、この不純物を除去すればε-カプロラクタムの品質が向上すると考えられる。しかしながら、上記不純物を同定するのは困難であること、また不純物がε-カプロラクタム製造工程中のどの工程に由来するものなのかが不明であること、さらには、生成が予想される不純物の種類によってはその除去が困難であることから、ε-カプロラクタムの品質を向上させるには、どの工程のどのような不純物に注目するかが問題となる。
【0009】
本発明者らは、上記課題につき鋭意検討した結果、シクロヘキセンを出発原料としたε-カプロラクタムにおいては、水和、脱水素、オキシム化、ベックマン転位等の様々な製造工程の中で、オキシム化反応工程における原料であるシクロヘキサノン中の特定の不純物の量を制御することにより、上記課題を解決することを見いだし、本発明に到達した。
【0010】
すなわち、本発明の要旨は、シクロヘキセンを水和し、得られたシクロヘキサノールを脱水素反応によりシクロヘキサノンとし、ついで、下記のガスクロマトグラフィー分析条件による不純物の含有量を 0 3 %以下とした後で前記シクロヘキサノンをヒドロキシルアミンと反応させてシクロヘキサノンオキシムとし、更にベックマン転位させてε−カプロラクタムを製造する方法に存する
【0011】
[ガスクロマトグラフィ−分析条件]
(1) カラム:内壁にβ−シクロデキストリン20%を含むシリコーン系液相化合物を
膜厚0.5μmでコーテイングしたフューズドシリカのキャピラリーカラム
(2)カラムサイズ、長さ60m×内径0.53mm
(3)カラム温度:初期温度75℃ で、昇温速度1.5℃/分で100℃となるまで昇温し、その後5分間保持し、次いで、昇温速度10℃/分で200℃となるまで昇温し、その後20分間保持する。
(4)検出方法:水素炎イオン化検出法(FID)
(5)キャリヤーガス:ヘリウム
(6)キャリヤーガス流量:シクロヘキサノンのピークの保持時間(tR)を(19±2)分になるように一定流量に調整する。
(7)不純物の含有量:保持時間が(1.3〜3.0)×tR(分)に検出される不純物ピークを定量する。
【0012】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の製造方法では、まずシクロヘキセンと水を反応させてシクロヘキサノールとする。シクロヘキセンの水和反応は触媒として、通常、固体酸触媒を用いて反応を行う。固体酸触媒としては、通常、ゼオライトやイオン交換樹脂などが挙げられる。ゼオライトとしては、結晶性のアルミノシリケートやアルミノメタロシリケート、メタロシリケート等の種々のゼオライトが利用でき、特にペンタシル型のアルミノシリケートまたはメタロシリケートが好ましい。メタロシリケートに含まれる金属としては、チタン、ガリウム、鉄、クロム、ジルコニウム、ハフニウム等の金属元素が例示できるが、中でもガリウムが好ましい。
【0013】
水和反応としては、流動床式、攪拌回分方式、連続方式等、一般的に用いられる方法で行われる。連続方式の場合は、触媒充填連続流通式、及び攪拌槽流通式のいずれも可能である。反応の温度は、シクロヘキセンの水和反応の平衡の面や副反応の増大の面からは低温が、また反応速度の面からは高温が有利である。最適温度は、触媒の性質によっても異なるが、通常50〜250℃の範囲から選択される。
【0014】
得られたシクロヘキサノールは、脱水素反応に供されてシクロヘキサノンとされる。シクロヘキサノールの脱水素反応は従来公知の方法のいずれでもよいが、一般的には、脱水素触媒の存在下で200〜750℃に加熱することにより行われる。脱水素触媒としては、銅−クロム系酸化物、銅−亜鉛系酸化物などが例示できる。この反応は平衡反応であり、生成物はシクロヘキサノンとシクロヘキサノールの混合物として得られるので、蒸留等によりシクロヘキサノンとシクロヘキサノールを分離し、分離したシクロヘキサノールは脱水素反応の原料として再利用される。
【0015】
今回の本発明者らの検討により、上記の方法で得られたシクロヘキサノン中には、従来注目されていなかった成分が微量含まれ、これらの不純物が製品ε-カプロラクタムの品質を著しく損なうことが判明した。この原因の一つとして、シクロヘキサノン中に残存した高沸点不純物がオキシム化反応の工程で相当するオキシム類となり、製品ε-カプロラクタム中に不純物として存在することが考えられる。また、これらの不純物はシクロヘキサノンオキシムまたはε-カプロラクタム中で分離精製することが困難である。
【0016】
そこで、本発明では、オキシム化に供するシクロヘキサノンとして、ガスクロマトグラフィ−を用い、前記の条件において測定されるシクロヘキサノンより高沸点成分と推定される特定不純物の含有量が0.3%以下、好ましくは0.1%以下、特に好ましくは50ppm以下のものを用いる。また、上記不純物の中でも、保持時間が(1.7〜2.0)×tR(分)に検出される数十のピークに相当する多数の不純物が、製造されるε-カプロラクタムの品質に特に大きな影響を及ぼすので、これを40ppm以下とするのが好ましい。かかる純度のシクロヘキサノンを得る方法としては、特定不純物が規定値以下となるようにシクロヘキサノールの脱水素反応の条件を調整する方法や、脱水素反応によって得られたシクロヘキサノンの蒸留精製の条件を調整する方法が例示される。
【0017】
こうして得られたシクロヘキサノンは、公知の反応条件下でヒドロキシルアミンと反応させてシクロヘキサノンオキシムとする。ヒドロキシルアミンは単独では安定な化合物ではないため、ヒドロキシルアンモニウムの硫酸塩や硝酸塩の形で使用され、例えば、水溶液中または非水溶液中でシクロヘキサノンとヒドロキシルアンモニウム硫酸塩を反応させる。
【0018】
次いで、シクロヘキサノンオキシムは、公知の方法によりベックマン転位させてε−カプロラクタムとする。例えば、濃硫酸または発煙硫酸中でベックマン転位させてε-カプロラクタム硫酸塩とした後、アルカリで中和する方法、シクロヘキサノンオキシムを固体酸触媒存在下、気相もしくは液相でベックマン転位させる方法、液相で触媒が均一に溶解した状態でベックマン転位させる方法等が挙げられる。いずれの方法においても、得られたε-カプロラクタムは蒸留や晶析等により精製されて製品とする。
【0019】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り実施例に限定されるものではない。
実施例におけるシクロヘキサノン中の特定不純物の定量はガスクロマトグラフィーにより行った。
【0020】
[ガスクロマトグラフィ−分析条件]
・装置:島津(株)製GC−14A
・ カラム:スペルコ社製 WAX β−DEX 110(内壁にβ−シクロデキストリン20%を含むシリコーン系液相化合物を膜厚0.5μmでコーテイングしたフューズドシリカのキャピラリーカラム)、長さ60m×内径0.53m・カラム温度:初期温度75℃ で、昇温速度1.5℃/分で100℃となるまで昇温し、その後5分間保持し、次いで、昇温速度10℃/分で200℃となるまで昇温し、その後20分間保持する。
【0021】
・検出方法:水素炎イオン化検出法(FID)
・キャリヤーガス:ヘリウム
・キャリヤーガス流量:シクロヘキサノンのピークの保持時間(tR)を(19±1)分になるように一定流量に調整した結果、供給圧力140KPa、セプタムパージ流量14ml/min、スプリット流量28ml/minに設定した。
・注入口温度:220℃
・検出器温度:240℃
・試料注入量:0.2μl
・不純物の定量方法:保持時間が(1.3〜3.0)×tR(分)に検出される不純物のピーク面積より、シクロヘキサノン換算での不純物量定量した。
なお、ガスクロマトグラフィ−において、内部標準物質は分離度が良好な物であれば問題はなく、nーテトラデカン等を用いることができる。不純物の定量方法については不純物のピーク高さを基準に測定してもよい。
【0022】
比較例1
(1)シクロヘキセンの水和反応
水和触媒としてガリウムシリケート(Si/Ga原子比=25/1)を用いた。攪拌翼を備えたオートクレーブにシクロヘキセン15重量部、水30重量部、水和触媒10重量部を入れ窒素雰囲気化、120℃で1時間反応させた。
(2)シクロヘキサノールの精製
上記で得られたシクロヘキサノール混合物を10段の精留塔で精製し、純度99.9%の精製シクロヘキサノールを得た。
【0023】
(3)シクロヘキサノールの脱水素反応
精製シクロヘキサノールを気化して250℃に設定された銅−亜鉛触媒を充填した管状反応器に、反応圧力0.17MPa(0.7kg/cm2G)、LHSV(液空間速度)2.4hr-1で供給して脱水素反応を行った。シクロヘキサノンの収率は60%であった

(4)シクロヘキサノンの精製
シクロヘキサノンを30段の棚段式精留塔で還流比30で蒸留精製して低沸点成分を除去し、ついで、40段の棚段式精留塔でシクロヘキサノールを除去した。得られた精製シクロヘキサノンに、前記不純物を添加し、合計不純物量が0.4%(保持時間が(1.7〜2)×tR(分)に検出される不純物が60ppm)であるシクロヘキサノンとした。
【0024】
(5)シクロヘキサノンオキシムの製造
ジャケット付き攪拌槽に仕込んだ45%ヒドロキシルアミン硫酸塩水溶液を85℃に加熱して、上記シクロヘキサノンを滴下した。この時、反応液のpHが4.0〜4.5になるようにアンモニア水を同時に滴下した。シクロヘキサノンの滴下が終了した後、反応を完結するため30分攪拌し続け、その後、静置分離して油相をシクロヘキサノンオキシムとして採取した。シクロヘキサノンオキシム中に含まれる水分は減圧下で脱水した。
【0025】
(6)ベックマン転位
ベックマン転位液の酸度が57%、遊離のSO3濃度が7.5%になるような比率で、かつ、反応器内での滞留時間が1時間になるように、シクロヘキサノンオキシムと25%発煙硫酸(オリウム)をジャケット付き攪拌槽に同時に滴下した。この時、局所的な発熱を抑制するため、攪拌速度100rpm以上で攪拌し、また、ジャケットに冷却水を流して反応温度を70〜100℃に維持した。
(7)SO3処理
こうして得られたベックマン転位液をジャケット付き攪拌槽(500ml)に移送し、SO3濃度を7.0〜7.5%に保持し、攪拌速度300rpm以上で攪拌しながら、処理温度90〜125℃で2時間処理し、SO3処理液を得た。
【0026】
(8)後処理
得られたSO3処理液をアンモニア水で中和した。中和反応はジャケット付き攪拌槽に温水を通し、中和温度70℃、pH7.0〜7.5で行った。
続いて、上記中和液をベンゼンにて抽出した。抽出は分液ロートに中和液、ベンゼンを入れ、10分間震とう後、5分間静置して油相のみを採取し、水相は再度ベンゼンにて抽出した。この際、使用するベンゼン量は、理論量のε−カプロラクタム濃度が18重量%になるように調整した。こうして合計3回、ベンゼンによる抽出を行った後、常法によりベンゼンを留去して粗ε−カプロラクタムを得た。
最後に粗ε−カプロラクタムを蒸留により精製した。蒸留は粗ε−カプロラクタムに適量の25%苛性ソーダ水溶液を添加した後、初留10重量%、主留80重量%、釜残10重量%の3部分に分けて採取し、主留分を品質評価の対象とした。
【0027】
(9)ε−カプロラクタム及び副生硫安の品質評価方法
得られた精製ε−カプロラクタム及び副生硫安の品質を以下の2規格について評価した。結果を表−1に示す。
PZ(過マンガン酸カリ価)
ε−カプロラクタム試料1gを水100mlに溶解し、これに0.01N−過マンガン酸カリウム水溶液1mlを加え、攪拌し、比較標準液(塩化コバルト(CoCl2・6H2O)3.0gと硫酸銅(CuSO4・5H2O)2.00gを水で1000mlに希釈したもの)と同一色になるまでの時間。
硫安品質
ベンゼンによる抽出における抽残(水相=硫安水)のPHを、8M硫酸で5.2 に調整する。調整した試料5mlを500mlに希釈する。この希釈液の吸光度を測定する。波長:255nm、10mmセル 対象:脱塩水
硫安品質=吸光度(Abs)×希釈率
【0028】
実施例1
前記不純物の添加量を変え、合計不純物量が0.2%(保持時間が(1.7〜2)×tR(分)に検出される不純物が20ppm)であるシクロヘキサノンとしたこと以外、比較例1と同様にして、製品カプロラクタム及び副生硫安の品質を評価した。結果を表−1に示す。
【0029】
実施例2
前記不純物の添加を行わず、加えて、更に50段の棚段式精留塔で還流比30でシクロヘキサノンの精製を行ったこと以外、比較例1と同様にして、製品カプロラクタム及び副生硫安の品質を評価した。結果を表−1に示す。なお、この時のシクロヘキサノン中の不純物量は検出限界(1ppm)以下であった。
【0030】
【表1】
表−1

Figure 0004226084
【0031】
表−1より、シクロヘキサノンの特定の不純物を特定量以下のものを用いることにより、ε−カプロラクタム及び副生硫安の品質を向上させることができることがわかる。
【0032】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、シクロヘキセンを出発原料として、高品質のε−カプロラクタムを安価に製造することが可能となり、且つ副生する硫安の品質も高いので、産業上有用である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing ε-caprolactam using cyclohexene as a starting material. Specifically, the present invention relates to a method for producing ε-caprolactam by Beckmann rearrangement after reacting cyclohexene with water to synthesize cyclohexanol, dehydrogenating cyclohexanol to cyclohexanone.
[0002]
[Prior art]
ε-Caprolactam is mainly produced by oximation of cyclohexanone, and Beckmann rearrangement of the produced cyclohexanone oxime. This cyclohexanone oxime is generally produced by reacting cyclohexanone and hydroxylamine.
[0003]
Conventionally, cyclohexanone, which is a raw material for producing ε-caprolactam, is produced by oxidizing cyclohexane with molecular oxygen to produce a mixture of cyclohexanol and cyclohexanone, separating cyclohexanol and cyclohexanone by distillation, and cyclohexanol is dehydrogenated. It is industrially produced by a method of making cyclohexanone by reaction, or a method of partially reducing phenol with hydrogen and producing cyclohexanone by rearrangement reaction.
[0004]
In recent years, a method of hydrating cyclohexene in the presence of a zeolitic catalyst has attracted attention as a method for industrially producing cyclohexanol. Many reports on such methods have been made since the Showa 40s, but production on an industrial scale has only recently been carried out.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The method for producing cyclohexanol by hydrating cyclohexene is a cost-effective method and is one of the preferred methods for producing cyclohexanol. Therefore, it is considered industrially useful if the cyclohexanol produced by this method can be used as a raw material for producing ε-caprolactam.
[0006]
In the production of ε-caprolactam, a large amount of ammonium sulfate (ammonium sulfate) is produced as a by-product in the usual method, and the quality of this ammonium sulfate is also important. In the Beckmann rearrangement reaction of cyclohexanone oxime, fuming sulfuric acid or the like is usually used. A large amount of ammonium sulfate is produced by neutralizing the obtained ε-caprolactam sulfate with ammonia.
[0007]
Therefore, the present inventors examined the production of ε-caprolactam using the cyclohexanol obtained by the production method. Unlike ε-caprolactam produced from cyclohexanol obtained by other methods, the present inventors made a difference in quality. It became clear that there were unique problems in the manufacturing method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Regarding the quality of ε-caprolactam, there are evaluation items such as PZ and VB, which are considered to be derived from impurities contained in a very small amount in ε-caprolactam. Therefore, removing this impurity is thought to improve the quality of ε-caprolactam. However, it is difficult to identify the above-mentioned impurities, it is unclear from which step in the ε-caprolactam production process the impurities originate, and further, depending on the type of impurities expected to be produced. Since it is difficult to remove the ε-caprolactam, it is important to determine which impurities in which process to focus on in order to improve the quality of ε-caprolactam.
[0009]
As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have found that ε-caprolactam using cyclohexene as a starting material is subjected to an oximation reaction in various production processes such as hydration, dehydrogenation, oximation, and Beckmann rearrangement. The inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by controlling the amount of specific impurities in cyclohexanone, which is a raw material in the process, and have reached the present invention.
[0010]
That is, the gist of the present invention is that cyclohexene is hydrated, and the resulting cyclohexanol is converted to cyclohexanone by dehydrogenation reaction, and then the content of impurities according to the following gas chromatography analysis conditions is set to 0 . In the method of producing ε-caprolactam by reacting cyclohexanone with hydroxylamine to make cyclohexanone oxime after 3 % or less, and further Beckmann rearrangement .
[0011]
[Gas chromatography-analysis conditions]
(1) Column: a fused silica capillary column coated with a silicone liquid phase compound containing β-cyclodextrin 20% on the inner wall with a film thickness of 0.5 μm. (2) Column size, length 60 m × inner diameter 0.53 mm
(3) Column temperature: with an initial temperature of 75 ° C., the temperature is raised to 100 ° C. at a rate of temperature increase of 1.5 ° C./min, then held for 5 minutes, and then at a temperature increase rate of 10 ° C./min to 200 ° C. The temperature is raised until it is, and then held for 20 minutes.
(4) Detection method: Flame ionization detection method (FID)
(5) Carrier gas: helium (6) Carrier gas flow rate: The cyclohexanone peak retention time (t R ) is adjusted to a constant flow rate so as to be (19 ± 2) minutes.
(7) Impurity content: The impurity peak detected at a retention time of (1.3 to 3.0) × t R (min) is quantified.
[0012]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the production method of the present invention, cyclohexene and water are first reacted to form cyclohexanol. The hydration reaction of cyclohexene is usually carried out using a solid acid catalyst as a catalyst. Examples of the solid acid catalyst usually include zeolite and ion exchange resin. As the zeolite, various zeolites such as crystalline aluminosilicate, aluminometallosilicate, and metallosilicate can be used, and pentasil type aluminosilicate or metallosilicate is particularly preferable. Examples of the metal contained in the metallosilicate include metal elements such as titanium, gallium, iron, chromium, zirconium, hafnium, etc. Among them, gallium is preferable.
[0013]
The hydration reaction is performed by a generally used method such as a fluidized bed method, a stirred batch method, or a continuous method. In the case of a continuous method, both a catalyst-filled continuous flow method and a stirring tank flow method are possible. The reaction temperature is advantageously low from the standpoint of equilibrium of cyclohexene hydration and the increase of side reactions, and high from the standpoint of reaction rate. The optimum temperature varies depending on the nature of the catalyst, but is usually selected from the range of 50 to 250 ° C.
[0014]
The obtained cyclohexanol is subjected to a dehydrogenation reaction to form cyclohexanone. The dehydrogenation reaction of cyclohexanol may be any conventionally known method, but is generally performed by heating to 200 to 750 ° C. in the presence of a dehydrogenation catalyst. Examples of the dehydrogenation catalyst include copper-chromium oxide and copper-zinc oxide. This reaction is an equilibrium reaction, and the product is obtained as a mixture of cyclohexanone and cyclohexanol. Therefore, cyclohexanone and cyclohexanol are separated by distillation or the like, and the separated cyclohexanol is reused as a raw material for the dehydrogenation reaction.
[0015]
According to the present inventors' investigation, it was found that the cyclohexanone obtained by the above method contains a small amount of components that have not been noticed in the past, and these impurities significantly impair the quality of the product ε-caprolactam. did. As one of the causes, it is considered that the high boiling point impurities remaining in cyclohexanone become corresponding oximes in the oximation reaction step and exist as impurities in the product ε-caprolactam. Also, these impurities are difficult to separate and purify in cyclohexanone oxime or ε-caprolactam.
[0016]
Therefore, in the present invention, gas chromatography is used as cyclohexanone to be subjected to oximation, and the content of specific impurities estimated to be higher boiling point components than cyclohexanone measured under the above conditions is 0.3% or less, preferably 0. 0.1% or less, particularly preferably 50 ppm or less is used. Among the above impurities, a large number of impurities corresponding to tens of peaks detected at a retention time of (1.7 to 2.0) × t R (min) contribute to the quality of the produced ε-caprolactam. Since it has a particularly great influence, it is preferable to set it to 40 ppm or less. As a method of obtaining cyclohexanone having such purity, a method of adjusting the dehydrogenation reaction conditions of cyclohexanol so that a specific impurity is a specified value or less, and a condition of distillation purification of cyclohexanone obtained by the dehydrogenation reaction are adjusted. A method is illustrated.
[0017]
The cyclohexanone thus obtained is reacted with hydroxylamine under known reaction conditions to give cyclohexanone oxime. Since hydroxylamine is not a stable compound by itself, it is used in the form of hydroxylammonium sulfate or nitrate. For example, cyclohexanone and hydroxylammonium sulfate are reacted in an aqueous solution or nonaqueous solution.
[0018]
Next, cyclohexanone oxime is converted to ε-caprolactam by Beckmann rearrangement by a known method. For example, Beckmann rearrangement in concentrated sulfuric acid or fuming sulfuric acid to make ε-caprolactam sulfate, then neutralization with alkali, Beckmann rearrangement in the gas phase or liquid phase in the presence of solid acid catalyst, liquid And a Beckmann rearrangement method in which the catalyst is uniformly dissolved in the phase. In either method, the obtained ε-caprolactam is purified by distillation, crystallization, or the like to obtain a product.
[0019]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to an Example, unless the summary is exceeded.
Quantification of specific impurities in cyclohexanone in the examples was performed by gas chromatography.
[0020]
[Gas chromatography-analysis conditions]
-Equipment: GC-14A manufactured by Shimadzu Corporation
Column: WAX β-DEX 110 (fused silica capillary column coated with a silicone liquid phase compound containing 20% β-cyclodextrin on the inner wall with a film thickness of 0.5 μm), length 60 m × inner diameter 0. 53 m. Column temperature: Initial temperature 75 ° C., heated to 100 ° C. at a heating rate of 1.5 ° C./min, then held for 5 minutes, then 200 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min. Until the temperature rises to 20 minutes.
[0021]
・ Detection method: Flame ionization detection method (FID)
Carrier gas: Helium Carrier gas flow rate: As a result of adjusting the retention time (t R ) of cyclohexanone peak to a constant flow rate of (19 ± 1) minutes, supply pressure 140 KPa, septum purge flow rate 14 ml / min, split The flow rate was set to 28 ml / min.
・ Inlet temperature: 220 ° C
-Detector temperature: 240 ° C
Sample injection volume: 0.2 μl
Impurity quantification method: The amount of impurities in terms of cyclohexanone was determined from the peak area of impurities detected at a retention time of (1.3 to 3.0) × t R (minutes).
In gas chromatography, there is no problem as long as the internal standard substance has a good resolution, and n-tetradecane or the like can be used. The impurity quantification method may be measured based on the peak height of the impurity.
[0022]
Comparative Example 1
(1) Hydration reaction of cyclohexene Gallium silicate (Si / Ga atomic ratio = 25/1) was used as a hydration catalyst. An autoclave equipped with a stirring blade was charged with 15 parts by weight of cyclohexene, 30 parts by weight of water, and 10 parts by weight of a hydration catalyst, and the mixture was allowed to react at 120 ° C. for 1 hour.
(2) Purification of cyclohexanol The cyclohexanol mixture obtained above was purified by a 10-stage rectification column to obtain purified cyclohexanol having a purity of 99.9%.
[0023]
(3) Dehydrogenation reaction of cyclohexanol A reaction pressure of 0.17 MPa (0.7 kg / cm 2 G), LHSV was added to a tubular reactor filled with a copper-zinc catalyst that was vaporized from purified cyclohexanol and set at 250 ° C. (Liquid space velocity) The dehydrogenation reaction was carried out at 2.4 hr −1 . The yield of cyclohexanone was 60%.
(4) Purification of cyclohexanone Cyclohexanone was purified by distillation at a reflux ratio of 30 in a 30-stage rectifying column to remove low-boiling components, and then cyclohexanol was removed in a 40-stage rectifying tower. . To the obtained purified cyclohexanone, the above impurities are added, and the total impurity amount is 0.4% (impurity detected at a retention time of (1.7-2) × t R (min) is 60 ppm) did.
[0024]
(5) Production of cyclohexanone oxime A 45% hydroxylamine sulfate aqueous solution charged in a jacketed stirring tank was heated to 85 ° C., and the cyclohexanone was added dropwise. At this time, aqueous ammonia was added dropwise so that the pH of the reaction solution was 4.0 to 4.5. After the addition of cyclohexanone was completed, stirring was continued for 30 minutes in order to complete the reaction, and the oil phase was collected as cyclohexanone oxime by standing and separating. Water contained in cyclohexanone oxime was dehydrated under reduced pressure.
[0025]
(6) Beckmann rearrangement Cyclohexanone oxime so that the acidity of the Beckmann rearrangement solution is 57% and the free SO 3 concentration is 7.5%, and the residence time in the reactor is 1 hour. And 25% fuming sulfuric acid (orium) were simultaneously dropped into a jacketed stirring tank. At this time, in order to suppress local heat generation, stirring was performed at a stirring speed of 100 rpm or more, and cooling water was supplied to the jacket to maintain the reaction temperature at 70 to 100 ° C.
(7) SO 3 treatment The Beckmann rearrangement liquid thus obtained was transferred to a jacketed stirring tank (500 ml), the SO 3 concentration was maintained at 7.0 to 7.5%, and stirring was performed at a stirring speed of 300 rpm or more. 2 hours at a treatment temperature of 90 to 125 ° C., to obtain a SO 3 treatment liquid.
[0026]
(8) Post treatment The obtained SO3 treatment solution was neutralized with aqueous ammonia. The neutralization reaction was carried out by passing warm water through a jacketed stirring tank at a neutralization temperature of 70 ° C. and a pH of 7.0 to 7.5.
Subsequently, the neutralized solution was extracted with benzene. For extraction, the neutralizing solution and benzene were placed in a separatory funnel, shaken for 10 minutes, allowed to stand for 5 minutes, and only the oil phase was collected. The aqueous phase was extracted again with benzene. At this time, the amount of benzene used was adjusted such that the theoretical amount of ε-caprolactam concentration was 18% by weight. In this way, extraction with benzene was performed three times in total, and then benzene was distilled off by a conventional method to obtain crude ε-caprolactam.
Finally, the crude ε-caprolactam was purified by distillation. Distillation is performed by adding an appropriate amount of 25% aqueous sodium hydroxide solution to crude ε-caprolactam, and then collecting it in three parts, 10% by weight of the initial fraction, 80% by weight of the main fraction, and 10% by weight of the remainder of the kettle. The target of.
[0027]
(9) Quality evaluation method of ε-caprolactam and by-product ammonium sulfate The quality of the obtained purified ε-caprolactam and by-product ammonium sulfate was evaluated with respect to the following two standards. The results are shown in Table-1.
PZ (potassium permanganate value)
1 g of ε-caprolactam sample is dissolved in 100 ml of water, and 1 ml of 0.01N potassium permanganate aqueous solution is added to it and stirred, and then a comparative standard solution (3.0 g of cobalt chloride (CoCl 2 · 6H 2 O) and copper sulfate Time until the same color as (CuSO 4 .5H 2 O) (2.00 g diluted with water to 1000 ml).
The pH of the extraction residue (aqueous phase = ammonium sulfate water) in the extraction with ammonium sulfate quality benzene is adjusted to 5.2 with 8M sulfuric acid. Dilute 5 ml of the prepared sample to 500 ml. The absorbance of this diluted solution is measured. Wavelength: 255 nm, 10 mm cell Target: Demineralized ammonium sulfate quality = absorbance (Abs) × dilution rate
Example 1
Comparison was made except that the amount of impurities added was changed to cyclohexanone having a total impurity amount of 0.2% (the retention time was (1.7-2) × t R (min) was 20 ppm). The quality of the product caprolactam and by-product ammonium sulfate was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table-1.
[0029]
Example 2
The product caprolactam and by-product ammonium sulfate were added in the same manner as in Comparative Example 1 except that the impurities were not added and the cyclohexanone was further purified in a 50-stage plate-type rectification column at a reflux ratio of 30. Quality was evaluated. The results are shown in Table-1. At this time, the amount of impurities in cyclohexanone was below the detection limit (1 ppm).
[0030]
[Table 1]
Table-1
Figure 0004226084
[0031]
From Table 1, it can be seen that the quality of ε-caprolactam and by-product ammonium sulfate can be improved by using a specific impurity of cyclohexanone below a specific amount.
[0032]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, high-quality ε-caprolactam can be produced at low cost using cyclohexene as a starting material, and the quality of by-product ammonium sulfate is high, which is industrially useful.

Claims (1)

シクロヘキセンを水和し、得られたシクロヘキサノールを脱水素反応によりシクロヘキサノンとし、下記のガスクロマトグラフィー分析条件による不純物の含有量を0.3%以下にした後で前記シクロヘキサノンをヒドロキシルアミンと反応させてシクロヘキサノンオキシムとし、更にベックマン転位させてε−カプロラクタムを製造する方法。
[ガスクロマトグラフィー分析条件]
(1) カラム:内壁にβ−シクロデキストリン20%を含むシリコーン系液相化合物を膜厚0.5μmでコーテイングしたフューズドシリカのキャピラリーカラム(2)カラムサイズ、長さ60m×内径0.53mm(3)カラム温度:初期温度75℃ で、昇温速度1.5℃/分で100℃となるまで昇温し、その後5分間保持し、次いで、昇温速度10℃/分で200℃となるまで昇温し、その後20分間保持する。
(4)検出方法:水素炎イオン化検出法(FID)
(5)キャリヤーガス:ヘリウム(6)キャリヤーガス流量:シクロヘキサノンのピークの保持時間(tR)を(19±2)分になるように一定流量に調整する。
(7)不純物の含有量:保持時間が(1.3〜3.0)×tR(分)に検出される不純物ピークを定量する。
Cyclohexene is hydrated, and the resulting cyclohexanol is converted to cyclohexanone by dehydrogenation. The content of impurities under the following gas chromatography analysis conditions is reduced to 0.3% or less, and then the cyclohexanone is reacted with hydroxylamine. A method for producing ε-caprolactam by making cyclohexanone oxime and further Beckmann rearrangement.
[Gas chromatography analysis conditions]
(1) Column: A fused silica capillary column coated with a silicone liquid phase compound containing 20% β-cyclodextrin on the inner wall with a film thickness of 0.5 μm. (2) Column size, length 60 m × inner diameter 0.53 mm (3 ) Column temperature: With an initial temperature of 75 ° C., the temperature is raised to 100 ° C. at a rate of temperature increase of 1.5 ° C./min, then held for 5 minutes, and then to 200 ° C. at a rate of temperature increase of 10 ° C./min The temperature is raised and then held for 20 minutes.
(4) Detection method: Flame ionization detection method (FID)
(5) Carrier gas: helium (6) Carrier gas flow rate: The cyclohexanone peak retention time (t R ) is adjusted to a constant flow rate so as to be (19 ± 2) minutes.
(7) Impurity content: The impurity peak detected at a retention time of (1.3 to 3.0) × t R (min) is quantified.
JP19751495A 1995-08-02 1995-08-02 Method for producing ε-caprolactam Expired - Lifetime JP4226084B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19751495A JP4226084B2 (en) 1995-08-02 1995-08-02 Method for producing ε-caprolactam

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19751495A JP4226084B2 (en) 1995-08-02 1995-08-02 Method for producing ε-caprolactam

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0940640A JPH0940640A (en) 1997-02-10
JP4226084B2 true JP4226084B2 (en) 2009-02-18

Family

ID=16375736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19751495A Expired - Lifetime JP4226084B2 (en) 1995-08-02 1995-08-02 Method for producing ε-caprolactam

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4226084B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103913537B (en) * 2014-04-11 2016-08-17 南京工业大学 The method quickly measuring oxammonium hydrochloride. content based on gas phase induced color spectrometry

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0940640A (en) 1997-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2007033582A1 (en) A method for preparing amides by heterogeneous oximation and rearrangement
US4359587A (en) Method for preparing carbonyl compounds
JP4226084B2 (en) Method for producing ε-caprolactam
JPWO2003010133A1 (en) Method for producing cyclohexanone oxime
WO1997003956A1 (en) PROCESS FOR THE PREPARATION OF ε-CAPROLACTAM
US5900482A (en) Process for the preparation of ε-caprolactam
US4073816A (en) Process for the continuous production of monochloroalkanes
EP0424436B1 (en) Process for the production of anhydrous oxime from an aqueous solution
JP4226083B2 (en) Method for producing ε-caprolactam
JP3789504B2 (en) Method for producing ε-caprolactam
US6245907B1 (en) Process for producing a high purity caprolactam
JPH06234689A (en) Continuous industrial production of dimethoxyethanal
KR101155354B1 (en) Process for producing ?-caprolactam
JPH08176102A (en) Production of epsilon-caprolactam
JPH0931052A (en) Production of epsilon-caprolactam
JPH0987247A (en) Production of epsilon-caprolactam
JPH09143155A (en) Production of epsilon-caprolactam
US4786727A (en) Preparation of hexamethyleneimine
JPH0940642A (en) Production of epsilon-caprolactam
JPH08193061A (en) Production of epsilon-caprolactam
KR100359206B1 (en) Method for synthesizing high quality of caprolactam
JP5101486B2 (en) Improved process for producing caprolactam from impure 6-aminocaprylonitrile
JPH072714A (en) Production of dihydric phenol compounds
JPH08198845A (en) Production of epsilon-caprolactam
JP4239288B2 (en) Method for producing ε-caprolactam

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060905

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061106

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20081125

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081126

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121205

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121205

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131205

Year of fee payment: 5

EXPY Cancellation because of completion of term